基于上述问题，科学院宁波材料技术与工程研究所表面事业部功能碳素材料团队使用低成本的商用聚氨酯泡沫为模板，在其表面包覆石墨烯纳米片并采用快速加热移除聚氨酯模板而得到结构完整的三维石墨烯泡沫。如图1所示，在石墨烯含量为6.8wt%时，环氧复合材料的导热系数达到了8.04W/mK，较纯环氧树脂提高了44倍，环氧复合材料同时保持了良好的力学性能。相关工作已发表在纳米材料领域的核心期刊（Nanoscale, 2019,11, 17600-17606）并入选封面文章。
除此之外，研究还发现在石墨烯抽滤过程中引入微米尺度的球形氧化铝颗粒，可以使得石墨烯片取向由水平方向部分转变为纵向方向，得到具有类似“豌豆荚”的结构。这类仿“豌豆荚”结构的二元石墨烯-氧化铝填料可有效增强聚合物材料的导热性能，该方法制备的环氧复合材料纵向和横向的导热系数分别可达到13.3W/mK和33.4W/mK（如图2所示），相关工作将发表在化工领域的核心期刊（Chem. Eng. J., 2020, 381, 122690），开发的高导热环氧复合材料有望代替传统的聚合物材料解决目前高度集成的电子设备的散热问题。
以上工作获得自然科学基金（51573201）、浙江省公益技术应用研究计划（2016C31026）和3315创新团队等项目资助。
图1 (a) 环氧复合材料导热系数与石墨烯含量的关系；(b) 环氧复合材料较纯环氧树脂和传统共混法制备的复合材料的导热增强比；(c) 论文封面
图2 仿“豌豆荚”二元石墨烯-氧化铝结构增强环氧树脂导热性能